Spectres solaire et l'effet Doppler

 

Spectres solaire et la ligne décalage Doppler
 
Solaire et spectres d'étoiles sont très importants pour l'astronomie. Le sujet est déjà considéré comme un sujet fermé, mais comme il sera démontré ci-dessous nous ne sommes pas en mesure d'expliquer les spectres et de la soi-disant ,, effet Doppler "pour notre Sun. Comment pouvons-nous prétendre que nous sommes en mesure de comprendre ce qui se passe à cent voire des millions d'années-lumière?
 
Spectra solaire
 
Contexte et explication réelle
Lorsque la lumière du soleil est divisé par un prisme, à première vue, il semble produire un spectre continu. Cependant, un examen plus attentif montre que le spectre solaire est interrompue par un grand nombre de lignes étroites et sombres.
Première ligne sombre dans le spectre solaire ont été signalés par William Wollaston ARROUND 1802. Fraunhofer non seulement les résultats de Wollaston confirmé, mais a également constaté qu'il y avait des lignes beaucoup plus sombres dans le spectre de Wollaston avait soupçonné. Fraunhofer cartographié environ 600 lignes qu'il a observées dans le spectre du soleil. Huit des lignes les plus importantes ont été étiquetés de A à G. Aujourd'hui, ces lignes sont connus comme les lignes de Fraunhofer comme dans la figure 1.
A peu près au moment des raies d'absorption solaire ont été découvertes, les scientifiques ont découvert que des raies d'absorption peuvent également être produites dans le laboratoire en faisant passer un faisceau de lumière à travers un gaz froid. Ils ont observé un lien entre les lignes émission et d'absorption: Les raies d'absorption associés à un gaz donné lieu à exactement les mêmes longueurs d'onde que les raies d'émission produites quand le gaz est chauffé.
Beaucoup de scientifiques ont travaillé dans le domaine, mais Gustav Kirchhoff a pu faire la découverte définitif sur la relation entre l'émission (lumineux ligne) spectre et l'absorption (foncé ligne) spectre et ceux-ci sont connus aujourd'hui comme des lois de Kirchhoff et peuvent être résumées comme suit:
Un solide lumineuse ou liquide, ou un gaz suffisamment dense, émet de la lumière de toutes les longueurs d'onde et donc produit un spectre continu de rayonnement.
A faible densité de gaz chaud émet de la lumière dont le spectre est constitué d'une série de lignes d'émission lumineuses. Ces lignes sont caractéristiques de la composition chimique du gaz.
Un gaz froid de basse densité absorbe certaines longueurs d'onde à partir d'un spectre continu, en laissant des raies d'absorption sombres dans leur place, superposé au spectre continu. Ces lignes sont caractéristiques de la composition du gaz intermédiaire. Ils se produisent à des longueurs d'onde exactement les mêmes que les lignes d'émission produits par le gaz à des températures plus élevées.
Tableau 1 - Lignes "connu"

Désignation

Longueur d'onde (nm)

Provenance

UN

759,4

l'oxygène terrestre

B

686,7

l'oxygène terrestre

C

656,3

un atome d'hydrogène (Ha)

D1

589,6

sodium neutre (Na I)

D2

589,0

sodium neutre (Na I)

E

527,0

fer neutre (Fe I)

F

486,1

de l'hydrogène (Hp)

H

396,8

calcium ionisé (Ca II)

K

393,4

calcium ionisé (Ca II)

spectres solaires 01

Basé sur ces concepts l'interprétation réelle pour le soleil et les spectres d'étoiles semble simple. Sun ou tout autre étoile, comme un hot objets denses émettent un spectre continu de lumière, quelle que soit leur composition élémentaire particulière donnée par la distribution de rayonnement du corps noir.
Lorsque la lumière visible de dessous de la surface du Soleil passe à travers les couches au-dessus (la photosphère et chromosphère), partie de la lumière à des longueurs d'onde particulières est absorbée par les atomes et ions et ainsi est manquant dans le spectre que nous voyons sur la Terre.
D'autre part, pour la discussion, il est important de souligner que, selon la NASA dernières informations il n'y a aucune température inférieure à 3700 K (http://www.nasa.gov/mission_pages/iris/multimedia/layerzoo.html) , dans les couches externes du Soleil
IRIS se concentrera son enquête sur la chromosphère et de la région de transition. Plus de détails sur les couches extérieures suit:
Photosphere- La photosphère est la couche la plus profonde du Soleil que nous pouvons observer directement. Il atteint de la surface visible au centre du disque solaire à environ 250 miles (400 km) au-dessus de cela. La température dans la photosphère varie entre environ 6500 K au fond et 4000 K au sommet (6200 et 3700 degrés C). La plupart de la photosphère est couvert par granulation.
Chromosphere- La chromosphère est une couche dans le Soleil entre environ 250 miles (400 km) et de 1300 miles (2100 km) au-dessus de la surface solaire (la photosphère). La température dans la chromosphère varie entre environ 4000 K au fond (la soi-disant de température minimale) et 8000 K au sommet (3700 et 7700 degrés C), de sorte que dans cette couche (et les couches supérieures), il obtient réellement plus chaud si vous aller plus loin du Soleil, à la différence dans les couches inférieures, où il devient plus chaud si vous vous rapprochez du centre du Soleil
Transition Région- La région de transition est une très étroite (60 miles / 100 km) couche entre la chromosphère et la couronne, où la température monte brusquement d'environ 8000 à environ 500.000 K (7700 à 500.000 degrés C).
Corona- La couronne est la couche la plus externe du Soleil, commençant à environ 1300 miles (2100 km) au-dessus de la surface solaire (la photosphère). La température dans la couronne est de 500.000 K (900.000 degrés F, 500.000 degrés C) ou plus, jusqu'à quelques millions de K. La couronne ne peut pas être vu à l'œil nu, sauf lors d'une éclipse solaire totale, ou avec l'utilisation d'un coronographe . La couronne n'a pas de limite supérieure. Crédit: National Solar Observatory
Dernière mise à jour le 31 Juillet, ici à 2015
 
 
Pourquoi l'explication réelle pour les spectres solaire est absurde .....
Laissez-nous analyser les spectres de ligne en provenance de Sun énumérés dans Tab1 et observé au niveau de la Terre. La plupart d'entre eux viennent de la matière neutre (hydrogène, sodium, fer) et de 2 lignes de calcium ionisé.
Cela signifie quelque part sur le trajet des photons émis par Sun il doit y avoir une couche de matière neutre, capable d'absorber ces lignes comme dans la fig. 1
Le principal problème qui concerne la position de cette couche de la matière neutre. Cela ne peut pas être dans la photosphère, cela ne peut pas être dans la chromosphère, cela ne peut pas être en couronne.
Bien que la température dans photosphère ,, est considéré comme "très inférieure à chromosphère et la couronne, à savoir 3700 K, quel que soit neutre peut exister dans ces conditions.
En conséquence ,, il ya une certaine ligne d'absorption "venant de peu qui ne peut exister là. Peut-être que les théoriciens réels sentent une trace de matière noire là-bas?
 
Spectres solaire 02
Figure 1. couche de matière neutre autour de Sun.
Bien sûr, nous pouvons admettre que l'absorption a lieu en raison de la présence de ces éléments, quelque part dans l'espace entre la Terre et le Soleil, mais cette idée conduit à de telles absurdités qu'il n'y a pas de peine de perdre le temps de les décrire ici ....
L'absorption mesurée sur Terre doit être proportionnelle à la concentration d'absorber espèces ... et quand cela est estimé, nous aurons une autre ,, matière invisible "dans notre système solaire.
 
 
,, Effet Dopler "et Sun rotation
 
Contexte et explication réelle
Comme le son, la lumière est décalage Doppler selon que l'objet se déplace vers ou depuis le spectateur ou l'auditeur. En approchant son élève en tangage ou de la fréquence quand il se rapproche de l'auditeur et tombe de la hauteur quand il se déplace loin. La même chose se produit à la lumière. Objets approchant changement de couleur vers le bleu et objets recul décalent vers le rouge.
La mesure de la rotation de Sun avec cet effet est un morceau de gâteau, même pour astronome amateur comme moi.
Le Soleil étant en rotation, les mouvements des membres de l'Est vers nous alors que la branche occidentale se déplace loin de nous. En prenant successivement un spectre avec le flanc ouest et un autre avec la branche orientale, une légère différence (décalage) d'une raie d'absorption est observée dans le spectroscope.
Spectres solaire 03
 
 
Figure 2. Sun mesures de la rotation

Connaissant le rayon solaire, la période de rotation peut être calculated.As loin le soleil tourne en 25 jours à l'équateur, et un point de son équateur fait env. 4,4 millions de km durant cette période, la vitesse doit être mesurée est d'environ 2 km / s. Cette vitesse doit induire un décalage Doppler environ 589 * 2/300000 = 0,0039 nm pour la raie jaune du sodium. Cela représente une variation de 0,0078 nm entre les spectres est (décalée vers le bleu) et à l'ouest (décalé vers le rouge). Une variation similaire est observée lorsque les autres lignes sombres dans les spectres solaires sont prises comme référence.
 
 
Pourquoi l'explication réelle est absurde?

Pour le début, il est un sentiment commun d'admettre que les mêmes résultats sont obtenus lorsque ces mesures sont effectuées avec la Terre en position A, B, C ou D sur son orbite (fig2). Et nous sommes revenus à l'interprétation des résultats. Si les espèces d'absorption, dans ce cas, les atomes de sodium, sommes présents dans l'atmosphère solaire, que nous avons mesuré la vitesse de rotation de l'atmosphère solaire. Ceci est parce que Sun un corps noir émet un spectre de continuum et nous ne pouvons faire aucune corrélation entre le mouvement de l'atmosphère et le mouvement des couches de soleil sous cette atmosphère. Pour la Terre, je ne peux pas imaginer qu'un observateur extraterrestre ne sera jamais en déduire la vitesse de rotation planète en mesurant l'effet Doppler dans les nuages. Pourquoi quelqu'un devrait croire que dans le cas de Sun, considéré comme un gasball, différentes couches tourne avec la même vitesse angulaire comme un corps rigide? Donc, nous devons admettre que l'effet Doppler selon la science réelle n'a pas une explication cohérente dans le cas de notre Soleil Toute extrapolation au loin univers est inutile ....
 
Si les astronomes du siècle dernier avaient été un peu plus attentifs avec quelques données simples, par que le modèle de gaz d'un soleil aurait pas été acceptée.
Il y avait tellement de spectres étoiles collectés et, bien que les astronomes ne sont pas des chimistes, quelqu'un aurait dû regarder un peu plus prudent à ces données. Accepter que les raies d'absorption dans les spectres d'étoiles viennent de certains éléments dans l'atmosphère d'étoiles, cela ne signifie pas que l'atmosphère étoile mouvement est identique à la motion étoiles.
Plus que cela, si sodium atomique est comme un gaz dans une atmosphère d'étoiles, en raison de la bonne mouvement des atomes de sodium, il devrait y avoir aucune séparation de 589,6 nm de 589.0nm. Accepter par absurde que atome de sodium pourrait résister atome comme neutre dans une atmosphère d'étoiles, l'agitation thermique de ces espèces est si grand que seule une large gamme entre 588 et 590 aurait dû être détecté.
D'autre part, on sait à partir de la chimie analytique que l'absorption est proportionnelle à la quantité d'absorption d'espèces dans le trajet de photons; et donc à côté des lignes de sodium, même la ligne de l'hydrogène neutre ou d'autres lignes en provenance espèces neutres dans le spectre solaire ne peut pas être expliqué ou devrait être élargie. Il devrait y avoir une correspondance entre l'élargissement d'une ligne et la masse des espèces absorbantes. Je ne peux pas imaginer que ,, hypothétique neutre '' atomes d'hydrogène se déplacent à la même vitesse moyenne que les atomes de fer dans l'atmosphère solaire; ce serait en contradiction flagrante avec la théorie cinétique moléculaire. Je ne l'ai pas vu un document ou je ne l'ai pas entendu parler astronomes qui ont cherché un nuage de matière neutre (hydrogène, le sodium, le fer) entre Soleil et la Terre. Sont ces éléments dans le même nuage ou dans différents nuages? Peut-être avec autant de télescopes autour, quelqu'un fera un peu de temps afin de clarifier ce problème ...
Afin de caractériser bon le soleil, un nouvel état de la matière doit être postulé. Il n'a pas encore de nom, mais il est pas un fluide réel, bien que les équations du mouvement des fluides adapter assez bien à ce nouvel état de la matière. Je ne ai pas un nom pour cet état de la matière donc jusqu'à ce que le livre est publié, il sera appelé matière solaire.
Cette matière solaire même si elle a une température de 6000 K ou plus (je ne suis pas sûr de la température réelle du Soleil) et a une composition faite à partir d'espèces atomiques. Cela signifie l'hydrogène, l'hélium, le sodium, le magnésium, le fer, etc, sont présents à l'état atomique. Chaque électron pour chaque atome orbite autour de son propre noyau. Pour l'hydrogène une orbite d'électrons autour de son noyau, pour l'hélium, il ya deux électrons sur orbite et ainsi de suite ... pour le fer, bien sûr il ya 26 électrons autour noyau.
Dans ce nouveau modèle, Sun a une frontière claire entre l'atmosphère et la matière solaire. Matière solaire a un mouvement et des spectres d'émission correcte de soleil est dépendante sur la motion de la matière solaire.
Comment les spectres solaire apparaît pour un observateur terrestre sera présenté en détail dans le livre ...

 

 

Solar spectra and line Doppler shift

Solar and star spectra are very important for the astronomy. The topic is considered already a closed subject but as it will be shown bellow we are not able to explain the spectra and the so called ,,Doppler effect” for our Sun. How can we pretend that we are able to understand what happen at hundred or even millions of light years?

Solar Spectra

Background and actual explanation

When sunlight is split by a prism, at first glance it appears to produce a continuous spectrum. However, closer scrutiny shows that the solar spectrum is interrupted by a large number of narrow dark lines.

First dark line in solar spectrum were reported by William Wollaston arround 1802. Fraunhofer not only confirmed Wollaston's results, but also found that there were far more dark lines in the spectrum than Wollaston had suspected. Fraunhofer mapped out about 600 lines that he observed in the sun's spectrum. Eight of the most prominent lines were labeled A to G. Today, these lines are known as the Fraunhofer lines as in fig 1.

At around the time solar absorption lines were discovered, scientists found that absorption lines could also be produced in the laboratory by passing a beam of light through a cool gas. They observed a connection between emission and absorption lines: The absorption lines associated with a given gas occur at precisely the same wavelengths as the emission lines produced when the gas is heated.

Many scientists worked in the field, but Gustav Kirchhoff was able to make the definitive discovery on the relationship between the emission (bright-line) spectrum and the absorption (dark-line) spectrum and these are known today as Kirchhoff’s laws and may be summarized as follows:

1. A luminous solid or liquid, or a sufficiently dense gas, emits light of all wavelengths and so produces a continuous spectrum of radiation.

2. A low-density hot gas emits light whose spectrum consists of a series of bright emission lines. These lines are characteristic of the chemical composition of the gas.

3. A low-density cool gas absorbs certain wavelengths from a continuous spectrum, leaving dark absorption lines in their place, superimposed on the continuous spectrum. These lines are characteristic of the composition of the intervening gas. They occur at precisely the same wavelengths as the emission lines produced by the gas at higher temperatures.

Table 1 -- "Known" Lines
Designation	Wavelength (nm)	Origin
A	759.4	terrestrial oxygen
B	686.7	terrestrial oxygen
C	656.3	hydrogen (Hα)
D1	589.6	neutral sodium (Na I)
D2	589.0	neutral sodium (Na I)
E	527.0	neutral iron (Fe I)
F	486.1	hydrogen (Hβ)
H	396.8	ionized calcium (Ca II)
K	393.4	ionized calcium (Ca II)

Based on these concepts the actual interpretation for sun and star spectra seem straightforward. Sun or any other star, as a hot dense objects emit a continuous spectrum of light, regardless of their particular elemental composition given by blackbody radiation distribution.

When the visible light from below the Sun's surface passes through the layers above it (the photosphere and chromosphere), some of the light at particular wavelengths is absorbed by atoms and ions and so is missing in the spectrum we see on Earth.

On the other hand, for the discussion it is important to point out that, according to NASA latest information there is no temperature lower than 3700 K( http://www.nasa.gov/mission_pages/iris/multimedia/layerzoo.html ),  in the external layers of Sun.

IRIS will focus its investigation on the Chromosphere and Transition Region. More detail on the outer layers follows:
Photosphere- The photosphere is the deepest layer of the Sun that we can observe directly. It reaches from the surface visible at the center of the solar disk to about 250 miles (400 km) above that. The temperature in the photosphere varies between about 6500 K at the bottom and 4000 K at the top (6200 and 3700 degrees C). Most of the photosphere is covered by granulation.
Chromosphere- The chromosphere is a layer in the Sun between about 250 miles (400 km) and 1300 miles (2100 km) above the solar surface (the photosphere). The temperature in the chromosphere varies between about 4000 K at the bottom (the so-called temperature minimum) and 8000 K at the top (3700 and 7700 degrees C), so in this layer (and higher layers) it actually gets hotter if you go further away from the Sun, unlike in the lower layers, where it gets hotter if you go closer to the center of the Sun.
Transition Region- The transition region is a very narrow (60 miles / 100 km) layer between the chromosphere and the corona where the temperature rises abruptly from about 8000 to about 500,000 K (7700 to 500,000 degrees C).
Corona- The corona is the outermost layer of the Sun, starting at about 1300 miles (2100 km) above the solar surface (the photosphere). The temperature in the corona is 500,000 K (900,000 degrees F, 500,000 degrees C) or more, up to a few million K. The corona cannot be seen with the naked eye except during a total solar eclipse, or with the use of a coronagraph. The corona does not have an upper limit. Credit: National Solar Observatory

Last Updated:July 31, 2015

Why the actual explanation for solar spectra is absurd.....

Let us analyze the line spectra coming from Sun listed in Tab1 and observed at Earth level. Most of them are coming from neutral matter (hydrogen, sodium, iron) and 2 lines from ionised calcium.

This means somewhere in the path of photons emitted by Sun there must be a layer of neutral matter, able to absorb these lines as in fig. 1

The main problem regards the position of this layer of neutral matter. This cannot be in photosphere, this cannot be in chromosphere, this cannot be in corona.

Although in photosphere the temperature ,,is considered” much lower than chromosphere and corona, i.e. 3700 K, no neutral matter can exist in these conditions.

In consequence ,,there are some absorbtion line” coming from somewhat which cannot exist there. Maybe actual theoreticians feel a trace of dark matter there?

Figure 1. Neutral matter layer around Sun.

Of course we can admit that absorption takes place due to the presence of these elements somewhere in the space between Earth and Sun, but this idea leads to such absurdities that it is no worth to loose the time describing them here....

The absorption measured on Earth should be proportional with the concentration of absorbing species... and when this is estimated, we will have another ,,invisible matter” in our Solar system.

,,Dopler effect “ and Sun rotation

Background and actual explanation

Like sound, light is Doppler-shifted depending on whether the object is moving towards or away from the viewer or listener. Approaching sound rises in pitch or frequency when it approaches the listener and drops in pitch when it moves away. The same thing happens to light. Approaching objects shift in color towards blue and receding objects shift towards red.

Measuring the Sun rotation with this effect is a piece of cake even for amateur astronomer like me.

The Sun being in rotation, the Eastern limb moves towards us while the Western limb moves away from us. By taking successively a spectrum with the western limb and another with the eastern limb, a slight difference (shifting) of an absorption line is observed in the spectroscope.

Figure 2. Sun rotation measurements

Knowing the solar radius, the rotational period can be calculated.As far the sun rotates in 25 days at the equator, and a point of its equator makes approx. 4.4 million km during this time, the speed to be measured is about 2 km/s. This speed must induce a Doppler shifting about 589*2/300000 = 0.0039 nm for the yellow line of Sodium. This represents a variation of 0.0078 nm between the spectra east (shifted towards blue) and west (shifted towards red). A similar variation is observed when other dark lines in solar spectra are taken as reference.

Why the actual explanation is absurd?

For the beginning it is a common sense to admit that the same results are obtained when these measurements are performed with Earth in position A, B, C or D on its orbit (fig2). And we came back to the interpretation of the results. If the absorption species, in this case sodium atoms, are present in solar atmosphere, than we have measured the speed of rotation for solar atmosphere. This is because Sun as a blackbody emits a continuum spectra and we cannot make any correlation between atmosphere motion and the motion of sun layers under this atmosphere. For Earth, I cannot imagine that an extraterrestrial observer will ever deduce the speed of planet rotation measuring the Doppler effect in clouds. Why should someone believe that in case of Sun, considered as a gasball, different layers rotates with the same angular velocity like a rigid body? So we have to admit that Doppler shift according to actual science has not a consistent explanation in case of our Sun. Any extrapolation to far away universe is useless....

If astronomers from last century had been a bit more mindful with some simple data, by sure the gas model of a sun wouldn't have been accepted.

There were so many star spectra collected and, although astronomers are not chemists, someone should have looked a bit more careful at these data. Accepting that absorption lines in star spectra are coming from some elements in the star atmosphere, this does not mean that star atmosphere motion is identical with the star motion.

More than that, if atomic sodium is like a gas in star atmosphere, due to the proper motion of sodium atoms, there should be no separation of 589.6 nm from 589.0nm. Accepting by absurd that sodium atom could resist as neutral atom in star atmosphere, the thermal agitation of such species is so great that only a broad line between 588 and 590 should have been detected.

On the other hand, we know from analytical chemistry that absorption is proportional with the amount of absorbing species in the path of photons; and therefore beside lines of sodium, even the line of neutral hydrogen or other lines coming from neutral species in the solar spectra cannot be explained or should be broadened. There should be a correspondence between broadening of a line and the mass of the absorbing species. I cannot imagine that ,,hypothetical neutral’’ hydrogen atoms move with the same average speed as iron atoms in the solar atmosphere; this would contradicts blatantly the kinetic molecular theory. I haven’t seen a paper or I haven’t heard about astronomers who have looked for a cloud of neutral matter (hydrogen, sodium, iron) between Sun and Earth. Are these elements in the same cloud or in different clouds? Maybe with so many telescopes around, someone will make a bit time in order to clarify this problem …

In order to proper characterize the Sun, a new state of matter has to be postulated. It has not a name yet, but it is not a real fluid, although the equations of motion for fluids adapt quite well to this new state of matter. I do not have a name for this state of matter therefore until the book is published it will be called solar matter.

This solar matter although it has a temperature of 6000 K or even more (I am not sure about the real temperature of the Sun) and has a composition made from atomic species. It means hydrogen, helium, sodium, magnesium, iron, etc are present in the atomic state. Each electron for each atom orbits its own nucleus. For hydrogen an electron orbit around its nucleus, for helium there are two electrons on orbit and so on... for the Iron of course there are 26 electrons around nucleus.

In this new model,Sun has a clear border between atmosphere and solar matter. Solar matter has a proper motion and emission spectra of sun is dependent on the motion of solar matter.

How the solar spectra appears for an Earth observer will be presented in detail in the book...